专利名称：一种在金属针尖尖端自组装ZnO纳米线团簇结构的方法
技术领域：
本发明属于纳米材料制备领域,涉及一种纳米线制备方法。
背景技术：
国际科研领域中，很多前沿的研究需要实现在某一特点尖端实现纳米阵列尖端结构。宏观材料的尖端在介观、微观世界而言，其表面积依旧很小，对微弱外界信号的波动、精密样品表面形貌的感知等均不足够灵敏。因此很多科研工作者一直在致力于将制备出的纳米线阵列结构移植于宏观针尖结构处。常规的方法为，将制备出的纳米线材料或者纳米管材料用导电银浆或者粘合剂粘在金属针尖等结构上。这样实现的样品在电子显微镜下观察，往往纳米线结构、纳米管结构无法实现阵列排布，更无法实现垂直针尖曲面的法线方向，大多凌乱的散落于样品表面。而在宏观针尖部位，直接生长纳米线阵列的方法，有一直没有找到最佳方案。 相比成品纳米线材料通过转移、移植的方法的粗糙做法而言，直接生长法是最值得推广的做法。所谓自组装(self-assembly),是指基本结构单元(分子,纳米材料,微米或更大尺度的物质)自发形成有序结构的一种技术。在自组装的过程中，基本结构单元在基于非共价键的相互作用下自发的组织或聚集为一个稳定、具有一定规则几何外观的结构。因此如果实现在针尖结构上的自组装纳米阵列工艺，将会强有力的推动新型高灵敏度传感器(尤其是机电耦合机制的探针传感器)发展。据各种文献报道，要是在一个金属针尖部位组装一维量子线阵列结构，至少需要以下三种材料金属针尖、纳米线粉末、粘合剂或者焊接剂。是否可以选择一直类似于纳米线阵列自组装的工艺实现无粘合剂、焊接剂的特殊效果，是工程界和科学界一直寻找的思路。
发明内容
本发明的目的是，提出一种不需要粘合剂、焊接剂即可在金属针尖尖端自组装ZnO纳米线团簇结构的方法。本发明的技术方案如下一种在金属针尖尖端自组装ZnO纳米线团簇结构的方法，包括下列步骤( I)在加热炉上平铺一层光滑且耐高温的衬底材料；(2)将金属Zn片置于加热炉上的衬底材料上；(3)加热使得金属Zn熔化；(4)用金属针的针尖快速划过熔融金属Zn样品表面；(5)将金属针的针尖温度快速降低至室温，使得焊接剂金属Zn固化。作为优选实施方式，所述的衬底材料为单晶硅片。本发明的有益效果是如果将原子力显微镜AFM探针上附着了更多的ZnO纳米线结构，其灵敏度会更加提升。另外，对于宏观探测器、传感器而言，如果探测器比表面积激增1-2个数量级，那么将会实现高灵敏度传感器的新格局。同时实现真正意义上的“快速纳米组装技术”，并商业化。在MENS向NEMS发展的过程中，开创了金属一维纳米结构的应用新领域。
具体实施例方式由于金属Zn的熔点只有419 °C，因此可以借助低温熔点的金属Zn同时承担两个不同的角色=ZnO阵列的Zn源、快速焊接剂。基于上述原理，本发明提出了一种在金属针尖尖端自组装ZnO纳米线团簇结构的方法。具体步骤如下本发明是在加热炉，如电阻炉上平铺单晶硅片(也可以是其他光滑且耐高温的材料上)，抛光面向上。用电压调节器调节输出功率，电阻炉表面温度超过419°C，使得金属Zn熔融。用金属钳夹住金属针的针体，金属针的针尖快速划过熔融金属Zn样品表面。此时 剥落，并附着在金属针尖表面。而与此同时金属Zn表面生长的ZnO阵列也会随之转移到金属针尖上。当针尖温度快速降低至室温，焊接剂金属Zn固化。至此，金属针尖表面附着了大量的ZnO纳米阵列结构。组装效果，可以通过场发射扫描电子显微镜观察。
权利要求
1.一种在金属针尖尖端自组装ZnO纳米线团簇结构的方法，包括下列步骤 (1)在加热炉上平铺一层光滑且耐高温的衬底材料； (2)将金属Zn片置于加热炉上的衬底材料上； (3)加热使得金属Zn熔化； (4)用金属针的针尖快速划过熔融金属Zn样品表面； (5)将金属针的针尖温度快速降低至室温，使得焊接剂金属Zn固化。
2.根据权利要求I所述的自组装ZnO纳米线团簇结构的方法，其特征在于，所述的衬底材料为单晶娃片。
全文摘要
本发明属于纳米材料制备领域，涉及一种在金属针尖尖端自组装ZnO纳米线团簇结构的方法,包括在加热炉上平铺一层光滑且耐高温的衬底材料；将金属Zn片置于加热炉上的衬底材料上；加热使得金属Zn熔化；用金属针的针尖快速划过熔融金属Zn样品表面；将金属针的针尖温度快速降低至室温，使得焊接剂金属Zn固化。本发明不需要粘合剂、焊接剂即可在金属针尖尖端自组装ZnO纳米线团簇结构。
文档编号B82Y30/00GK102826587SQ20121032846
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者邹强, 秦月辰, 刘文涛, 朱哲, 傅星, 马建国, 薛涛, 王慧, 帕提曼·托乎提 申请人:天津大学